Technologie des microcapsules
Utilisez la technologie de microencapsulation pour changer la vie
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Les matériaux changeants de couleur et les poudres parfumées présentent certaines lacunes en termes de performances. Par exemple, ils ont une faible stabilité chimique. Dans des conditions d'acide fort ou de base forte, ils perdent facilement leurs propriétés de changement de couleur. Ils ont également une faible résistance thermique. Leur température de travail est inférieure à 200 °C. Ainsi, les lacunes ci-dessus limitent leur application. Avec l'avancement de la technologie de microencapsulation, les techniques de microencapsulation se révèlent solides dans ses propriétés. Par exemple, elles peuvent être utilisées dans les matériaux changeants de couleur et les poudres parfumées pour améliorer la stabilité de stockage, la fonctionnalité et les performances de travail des matériaux. Actuellement, la microencapsulation des matériaux changeants de couleur et des poudres parfumées est un sujet brûlant. Il est important et significatif de développer le marché des matériaux changeants de couleur et des poudres parfumées en intégrant la technologie des microcapsules.
La définition de microcapsule
Une microcapsule est un contenant miniature. Elle est développée en encapsulant des liquides, des solides et des gaz à l'aide d'un matériau filmogène. La taille des particules des microcapsules est d'environ 1 à 1000 μm. Le matériau filmogène est le matériau de l'enveloppe de la microcapsule. Les liquides, les solides et les gaz enfermés constituent le matériau du cœur de la microcapsule. La technique utilisée pour encapsuler les substances du matériau du cœur est appelée technologie de microencapsulation. Le processus de production des microcapsules est appelé microencapsulation. Nous devons sélectionner les matériaux de l'enveloppe appropriés en fonction des propriétés inhérentes à la substance encapsulée lors de la microencapsulation des substances du matériau du cœur. Nous utilisons généralement des substances de poids moléculaire élevé pour produire les matériaux de l'enveloppe des microcapsules.
Fonctionnalité des microcapsules
Les microcapsules ont de multiples fonctions. Afin de préserver leurs propriétés chimiques et physiques d'origine, les microcapsules peuvent, en enfermant le matériau du noyau dans des matériaux de coque, bloquer le contact du matériau du noyau avec l'environnement extérieur.
1. Améliorer la stabilité des matériaux de base
Afin de préserver les caractéristiques inhérentes du matériau de base et de protéger le matériau de base interne des influences environnementales qui pourraient altérer sa nature physique et chimique, nous pouvons utiliser la technologie de microencapsulation pour encapsuler des substances gazeuses, liquides et solides dans des matériaux solides de type poudre. Ce processus peut permettre les propriétés stables du matériau de coque filmogène. Par exemple, la cire de paraffine, lors de sa transition de phase entre l'état liquide et l'état solide, absorbe et libère une chaleur substantielle. Cependant, il est difficile d'appliquer ses caractéristiques de changement de phase sonore dans la pratique, car son état physique est instable.
2. Contrôle et libération
Dans des conditions environnementales spécifiques, la microcapsule se transforme en matériau de coque. Au cours de ce processus, elle se dilate, se contracte, se rompt et se dégrade. Le débit du matériau de base diffusant diminue, limitant la libération du matériau de base lorsque le matériau de coque se contracte. Le matériau de base échappe au confinement de la microcapsule et se diffuse dans l'environnement environnant lorsque le matériau de coque se dilate, se rompt ou se dégrade. Par conséquent, nous pouvons modifier les conditions environnementales pour contrôler la libération du matériau de base dans un système de microcapsule.
La méthode de préparation des microcapsules
1. Méthode traditionnelle de préparation des microcapsules
Cette méthode est basée sur la séparation de phase de la phase condensée. La méthode de séparation de phase consiste à disperser le matériau de base dans une phase continue contenant le matériau de coque. Ensuite, nous pouvons modifier les conditions physico-chimiques du système de dispersion. Ce faisant, nous pouvons réduire la solubilité du matériau de coque dans la phase continue. Les microcapsules se forment alors lorsque le matériau de coque restant dans le système de dispersion encapsule le matériau de base. Cette méthode est principalement utilisée pour la microencapsulation de substances hydrosolubles ou hydrophiles. Le rapport entre le matériau de base et le matériau de coque dans les microcapsules peut être ajusté sur une plage plus large en utilisant cette méthode.
2. Méthodes de préparation basées sur des techniques de polymérisation
Méthode de polymérisation interfaciale
La méthode de polymérisation interfaciale est expliquée comme suit. Le monomère polymère A s'intègre au matériau de base pour former une phase huileuse (ou phase aqueuse). Ensuite, le monomère A et le matériau de base sont dispersés dans une phase aqueuse (ou phase huileuse). Ce processus génère des gouttelettes d'huile extrêmement petites (ou gouttelettes d'eau). Lorsque le monomère B, soluble dans la phase aqueuse (ou phase huileuse), est ajouté à la phase aqueuse (ou phase huileuse), puis que l'ensemble du système est agité, une réaction de polymérisation se produit à l'interface entre les phases aqueuse et huileuse. En conséquence, un film du matériau polymère de l'enveloppe se forme à la surface du matériau de base. Le matériau de base est encapsulé dans ce film et forme ensuite une microcapsule. La méthode de polymérisation interfaciale est adaptée à la production à l'échelle industrielle. Les matériaux sont faciles à contrôler. Le système de production n'a pas besoin d'exigences élevées en matière de pureté des matières premières. Le temps de réaction est court. Les conditions de production sont douces et le processus de production est simple. Parmi eux, le facteur important pour influencer les microcapsules est la capacité de dispersion du matériau de base dans le système de dispersion. Les stabilisants, les dispersants, le type et la quantité d'émulsifiants, ainsi que l'efficacité de l'agitation mécanique, ont un impact important sur l'épaisseur de la paroi des microcapsules et la distribution granulométrique. Pour obtenir des microcapsules uniformes, un système de dispersion stable doit être maintenu.
Polymérisation in situ
Cette méthode est différente de la polymérisation interfaciale. L'enveloppe de la capsule de la polymérisation interfaciale est formée par la polymérisation de deux monomères ayant des solubilités différentes. Une solubilité est située à l'intérieur et l'autre à l'extérieur. Il s'agit ici de la polymérisation in situ pour l'encapsulation. Nous pouvons ajouter le matériau de base à la phase continue contenant le monomère A du polymère formant la paroi. Ensuite, nous pouvons ajouter un initiateur à la phase continue. Tout en agitant l'ensemble du système, ce processus peut déclencher la polymérisation. En conséquence, le polymère de paroi est incompatible avec la phase continue. Par conséquent, ils se déposent à la surface du matériau de base, l'encapsulant pour former un système de microcapsules. Cette méthode est rentable avec une bonne étanchéité. Elle permet de contrôler l'épaisseur de la paroi et le contenu du noyau, et elle est simple à utiliser.
Polymérisation en microémulsion
Dans la polymérisation en microémulsion visant à produire des nanocapsules, une série de composants comprenant un émulsifiant, un co-émulsifiant et des monomères spécifiques pour les matériaux de noyau et de paroi qui ne sont pas miscibles avec la phase continue sont mélangés. Le mélange mécanique assure la dispersion de ces monomères dans des formations de micelles. Par la suite, l'ajout d'un initiateur catalyse la polymérisation du monomère de matériau de paroi dans l'environnement micellaire, effectuant simultanément l'encapsulation du matériau de noyau dans la barrière polymère en développement. L'aspect critique de la préparation de nanocapsules à l'aide de cette méthode est le degré de dispersion du matériau de noyau et du monomère polymérisable.
3. Nouvelles technologies de préparation de microcapsules
Technologie d'échange de solvants interfaciaux
Cette technologie est basée sur la technologie de pulvérisation. Elle disperse un liquide en fines gouttelettes. Elle utilise ensuite le comportement de transfert interfacial entre deux liquides miscibles pour former un système de microcapsules où le matériau de l'enveloppe encapsule le matériau du noyau.
Technique d'évaporation à double émulsion
Le système de microcapsules formé par évaporation de solvant à double émulsion est un système de réservoir. Le polymère de coque forme la coque extérieure. Le matériau de base est concentré dans la couche intérieure. Il peut obtenir une libération contrôlée efficace lorsque le matériau de base se dissout à travers les micropores de la microsphère du matériau de coque.
Technologie d'auto-assemblage
Le système de microcapsules peut être produit en utilisant une technologie d'auto-assemblage. Le matériau de base et le matériau de coque forment un système de microcapsules d'encapsulation en couches par le biais d'interactions non covalentes telles que les forces électrostatiques, les forces de Van der Waals, les liaisons hydrogène, dans les conditions où le matériau de base et le matériau de coque sont placés dans un environnement sans influence de circonstances externes.
Technologie des fluides supercritiques
La technologie des fluides supercritiques diffère des méthodes conventionnelles de préparation des microcapsules. La technologie des fluides supercritiques exploite les différentes solubilités des solutés et des solvants dans les fluides supercritiques et les propriétés physiques uniques des fluides pour produire des microcapsules. En raison de ses propriétés de transfert de masse élevées, de sa grande diffusivité, de son pouvoir solvant élevé et de sa faible viscosité, le dioxyde de carbone supercritique est souvent utilisé comme fluide supercritique.
Nous plaçons d'abord le matériau de base dans un lit fluidisé et le fluidisons avec du dioxyde de carbone. Nous pouvons utiliser du dioxyde de carbone supercritique à la fois comme solvant pour le matériau de l'enveloppe et comme fluide porteur pour le matériau de base. Le matériau de l'enveloppe est d'abord dissous dans du dioxyde de carbone supercritique dans un récipient d'extraction. Le fluide supercritique obtenu est ensuite atomisé, expansé et cristallisé à travers des buses dans le lit fluidisé, ce qui provoque le dépôt du matériau de l'enveloppe sur la surface du matériau de base, formant ainsi une encapsulation. À ce stade, aucune agrégation de particules ne se produit.
Applications des matériaux thermochromiques réversibles organiques microencapsulés
Les matériaux thermochromiques réversibles organiques microencapsulés sont désormais largement utilisés dans les secteurs de l'impression, du textile, de la vie quotidienne, de l'alimentation et de l'industrie. En effet, les microcapsules peuvent réduire la toxicité et la volatilité, ainsi qu'améliorer la stabilité du matériau.
Applications industrielles
Les matériaux thermochromiques microencapsulés peuvent être transformés en capteurs de température pour la détection de température dans le secteur industriel. Par exemple, une bandelette de test de tension de batterie peut être fabriquée à partir de matériaux thermochromiques organiques microencapsulés. Au cours du processus de conversion d'énergie dans les batteries, lorsque la température de la bandelette de test augmente, sa couleur change, ce qui permet une estimation approximative du niveau de tension de la batterie.
Les dispositifs thermochromiques intégrés aux pneus, fabriqués à partir de matériaux thermochromiques microencapsulés, permettent de surveiller la température des pneus. Lorsque la température de fonctionnement d'un pneu dépasse la température d'utilisation recommandée, le dispositif affiche une couleur d'avertissement.
Industrie agroalimentaire
Les matériaux thermochromiques microencapsulés peuvent être utilisés pour produire des étiquettes indiquant la température qui sont apposées sur l'emballage des aliments surgelés. Ce procédé peut contribuer positivement au maintien de la qualité des aliments surgelés, car il permet au personnel de stockage des aliments de juger visuellement si la température de congélation se situe dans la plage normale.
Applications de la vie quotidienne
Dans l'industrie des plastiques, des matériaux thermochromiques réversibles organiques microencapsulés peuvent être produits en poudres thermochromiques pour être utilisés. Ils peuvent être utilisés pour fabriquer des gobelets, permettant aux utilisateurs de vérifier visuellement si la température de l'eau est appropriée à la consommation en surveillant le changement de couleur du gobelet. Des biberons ou des cuillères pour bébé peuvent être fabriqués à l'aide de ce matériau. Avec des outils fabriqués à partir de ce matériau, les parents peuvent déterminer si le lait ou la nourriture est à une température adaptée à leur enfant en observant le changement de couleur du biberon ou de la cuillère. Si ce type de matériau est utilisé dans la vie quotidienne, l'expérience et la qualité de vie des personnes peuvent être grandement améliorées.
Industrie textile
Dans l'industrie textile, l'application de matériaux thermochromiques concerne principalement les fibres et les colorants à changement de couleur. Les poudres thermochromiques organiques sont principalement utilisées comme colorants à changement de couleur pour les textiles. La technologie de microencapsulation a fait progresser qualitativement l'application de colorants thermochromiques organiques dans les textiles après avoir subi une microencapsulation, les poudres thermochromiques améliorent considérablement la résistance au frottement et au lavage du colorant.
Les poudres thermochromiques organiques réversibles utilisées pour la teinture des vêtements peuvent améliorer la perception intelligente des vêtements. Par exemple, elles peuvent établir un lien entre les émotions psychologiques, les changements de couleur et les températures environnementales en établissant une relation entre les variations de température des motifs et les changements psychologiques humains. Autre exemple, au printemps, en été, en automne et en hiver, les gens peuvent ressentir les changements de température ambiante et corporelle si des pâtes thermochromiques sont appliquées sur les motifs des vêtements.
Secteur de l'édition et de l'impression
Les poudres thermochromiques organiques réversibles peuvent être largement utilisées dans l'impression, principalement dans l'indication de température et le thermochromisme. Elles peuvent être ajoutées à l'encre pour créer de l'encre thermochromique. Par conséquent, son application est très mature dans le domaine de l'impression. L'utilisation d'encre thermochromique pour imprimer des affiches promotionnelles peut générer des effets publicitaires impressionnants. L'encre thermochromique peut également être utilisée pour imprimer des motifs de dessins animés sur des jouets pour enfants, où l'effet magique de changement de couleur crée une expérience de jeu extraordinaire pour les enfants. L'impression de motifs décoratifs avec de l'encre thermochromique sur des gobelets permet aux consommateurs de juger la température de l'eau à l'intérieur du gobelet en fonction du changement de couleur du motif, déterminant ainsi s'il est adapté à la consommation. Les encres thermochromiques organiques réversibles peuvent générer de bons résultats dans de nombreux domaines. Elles peuvent être utilisées dans divers domaines car les tests sont simples, précis, rapides et pratiques. Par exemple, elles peuvent être utilisées dans l'impression d'emballages anti-contrefaçon, l'impression de billets de loterie et l'impression de cartes d'identité et pour les produits. La caractéristique de l'impression d'emballages anti-contrefaçon est illustrée par sa capacité à identifier rapidement l'authenticité d'un produit en chauffant sans endommager l'emballage extérieur. L'impression thermochromique présente des avantages concurrentiels significatifs grâce à sa facilité d'identification, ses coûts d'impression relativement faibles, sa grande ressemblance avec les techniques d'impression standard et ses couleurs riches.
Table des matières
- La définition de microcapsule
- Fonctionnalité des microcapsules
- 1. Améliorer la stabilité des matériaux de base
- 2. Contrôle et libération
- La méthode de préparation des microcapsules
- 1. Méthode traditionnelle de préparation des microcapsules
- 2. Méthodes de préparation basées sur des techniques de polymérisation
- 3. Nouvelles technologies de préparation de microcapsules
- Applications des matériaux thermochromiques réversibles organiques microencapsulés
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